試薬撹拌機構および自動分析装置

【課題】自動分析装置のスループットを維持しつつ、試薬間の意図しない混合を回避でき、さらに撹拌棒のメンテナンスを必要としない試薬撹拌機構およびこれを備えた自動分析装置を提供する。
【解決手段】自動分析装置の試薬撹拌機構１０７は、試薬容器１１２ごとに設けられた撹拌棒２００と、撹拌棒２００とは分離して設けられて駆動力を伝達する駆動伝達部１５０と、撹拌棒２００と駆動伝達部１５０とを着脱する着脱手段としての接続部１６３、２０３とを有する。これにより、複数の試薬容器にそれぞれ撹拌棒を設けるので、他の試薬や洗浄液の混合を完全になくし、スループットの向上を図ることが可能になるとともに、他の試薬や洗浄液の抑制を目的とした撥水撥油性材料の使用あるいはコーティングによる撥水撥油加工が不要となる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動分析装置の試薬撹拌機構に関し、特に磁性粒子を使用して測定を行う自動分析装置に適用して有効な技術である。
【背景技術】
【０００２】
免疫反応を利用して血液や尿などの検体中の特定成分を自動で分析する自動分析装置が知られている。この免疫反応を利用した免疫分析法では、抗原抗体反応により測定対象成分と標識物質を結合させ、標識物質から得られる信号（発光、吸光等）により当該物質の定量や定性を行う。この際、過剰に加えられた標識物質を除去するために、対象物質と結合していない標識物質を除去するＢＦ分離という操作が行われる。自動分析装置では、ＢＦ分離を自動的に行うために磁性粒子を使用した方法が広く採られている。磁性粒子を使用したＢＦ分離では、測定対象物質と標識物質が結合した免疫複合体にさらに磁性粒子を結合させ、磁石で磁性粒子を吸着させた状態で溶液を置換するなどして過剰な標識物質を反応溶液から除去している。この方法は自動化に向いているため、自動分析装置で広く用いられている。
【０００３】
しかし、磁性粒子は比重が溶液より大きいため重力により沈降し、濃度の不均一化が生じる。磁性粒子濃度の不均一化は、分析結果が正しく得られない原因となる。このため、自動分析装置では、磁性粒子溶液を撹拌して濃度を均一にするための機構を有する。
【０００４】
磁性粒子の撹拌は、パドル状の構造を持った撹拌棒を試薬溶液中に入れて、これを回転して行うことが多い。試薬を撹拌した後の撹拌棒のパドルや軸には撹拌した試薬溶液が付着する。ある試薬溶液が付着したまま別の試薬溶液を撹拌すると、試薬間で混ざりが発生し、試薬の組成が変化して分析が正しく行われなくなる可能性がある。そのため、試薬撹拌後に撹拌棒を洗浄する必要がある。撹拌棒の洗浄は、洗剤溶液あるいは洗浄水に撹拌棒を浸したり、あるいはシャワー状に吹きかけて行う。いずれの洗浄方法を採った場合でも、洗浄直後の撹拌棒には洗浄溶液あるいは洗浄水が付着して残留する。洗浄溶液あるいは洗浄水が付着したまま次の溶液の撹拌を行うと、これらの液が試薬溶液中に混入し、試薬溶液の組成変化が生じ、分析結果に影響が出る可能性がある。したがって、洗浄溶液の混入による分析結果への影響を防止するためには、撹拌棒の洗浄後に洗浄溶液を除去する工程が必要である。
【０００５】
洗浄溶液や洗浄水を除去する方法としては、撹拌棒を空中で回転させて、付着した液滴を飛ばす方法が一般的である（例えば、特許文献１参照）。また、撹拌棒に対する試薬および洗浄液の付着を抑制するため、撹拌棒の材料を撥水撥油性材料（フッ素樹脂が一般的）で作製したり、あるいはコーティングすることが一般的である（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２９２３９８号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「研究用総合機器２０１１・サンクアスト２０１１」アズワン株式会社、２０１０年、ｐ１１６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の撹拌機構では撹拌棒が複数の試薬を撹拌するため、洗浄と洗浄液除去を十分に行う必要がある。一方、洗浄と洗浄液除去を十分に行おうとすると、それぞれのプロセスに多くの時間が必要になり、分析装置が単位時間あたりに処理可能な検体数、すなわちスループットが低下してしまう。また、洗浄と洗浄液除去を容易にするようなコーティング等は、使用するうちに劣化するため、定期的な交換等のメンテナンスが必要となる。
【０００９】
本発明の目的は、自動分析装置のスループットを維持しつつ、試薬間の意図しない混合を回避でき、さらに撹拌棒のメンテナンスを必要としない試薬撹拌機構および自動分析装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１２】
代表的な実施の形態による試薬撹拌機構は、複数の試薬容器を備えた自動分析装置の試薬撹拌機構であって、複数の前記試薬容器にそれぞれ設けられる撹拌棒と、前記撹拌棒に駆動力を伝達する駆動伝達部と、前記撹拌棒と前記駆動伝達部とを着脱する着脱手段と、を有する。
【００１３】
また、代表的な実施の形態による自動分析装置は、前記試薬撹拌機構を備えた自動分析装置であって、撹拌棒洗浄機構を備えていない。
【発明の効果】
【００１４】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１５】
本発明によれば、複数の試薬容器にそれぞれ撹拌棒を設けるので、撹拌棒を複数の試薬容器で共有せず、他の試薬や洗浄液の混合を完全になくすことができる。また、撹拌棒を洗浄する必要がなく、洗浄に要していた時間が不要となり、スループットの向上を図ることが可能となる。さらに、他の試薬や洗浄液の抑制を目的とした撥水撥油性材料の使用あるいはコーティングによる撥水撥油加工が不要である。これにより、自動分析装置のスループットを維持しつつ、試薬間の意図しない混合を回避でき、さらに撹拌棒のメンテナンスを必要としない試薬撹拌機構および自動分析装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の自動分析装置の概略図である。
【図２】本発明の一実施の形態の試薬撹拌機構を示す図である。
【図３】（ａ）〜（ｆ）は、図２の試薬撹拌機構の動作の説明図である。
【図４】本発明の他の実施の形態の試薬撹拌機構を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは原則として同一の符号を付すようにし、その繰り返しの説明は可能な限り省略するようにしている。
【００１８】
図１は、本発明の自動分析装置の概略図である。図１に示すように、自動分析装置１００は、それぞれディスク状の試薬保持部１０１および検体用恒温槽１０２と、反応検出部１０３と、検体ラック１０４とを備えている。また、各箇所に試薬や検体を移動させるないしは処理する機構として、試薬分注ノズル１０５、試薬分注ノズル洗浄装置１０６、試薬撹拌機構１０７、検体分注ノズル１０８、反応溶液分注ノズル１０９および検体ラック搬送機構１１０を備えている。さらに、試薬や検体の容器等として、試薬カセット１１１として一体的に構成された複数の試薬容器１１２、反応容器１１３、検体分注用チップ１１４および試験管等の検体容器１１５を備えている。また、容器を保持する部分等として、反応容器保持部１１６、分注チップ保持部１１７、ならびに両者間に架設される反応容器およびチップ搬送機構１１８も併せて備えている。
【００１９】
分析が開始されると、まず反応容器１１３が、反応容器保持部１１６から、反応容器およびチップ搬送機構（以下、単に搬送機構ともいう。）１１８により検体用恒温槽１０２上に設置される。
【００２０】
つづいて、試薬保持部１０１に架設された試薬カセット１１１の試薬容器１１２から試薬分注ノズル１０５により所定量の試薬が吸引され、検体用恒温槽１０２上の試薬分注位置１１９で反応容器１１３に吐出される。ここで、試薬が磁性粒子試薬等の撹拌を要するものである場合には、試薬撹拌機構１０７により撹拌される。また、検体は、検体ラック搬送機構１１０に沿って検体ラック１０４に載せられて検体吸引場所１２０まで運ばれる。さらに、検体分注用チップ１１４は、分注チップ保持部１１７から、搬送機構１１８によりチップ装着位置１２１に運ばれる。ここで、検体分注ノズル１０８の先端に検体分注用チップ１１４が装着された後、このチップを装着した検体分注ノズル１０８により検体が吸引され、検体分注位置１２２で検体用恒温槽１０２上の反応容器１１３に吐出される。検体分注後の検体分注用チップ１１４は、チップ廃棄位置１２３から図示しない廃棄箱に廃棄される。
【００２１】
反応容器１１３内に分注された試薬と検体は、検体用恒温槽１０２上で所定の時間反応させた後、反応溶液分注ノズル１０９により反応溶液を反応検出部１０３に移送して、化学発光や電気化学発光などの発光検出がなされる。また、反応溶液分注ノズル１０９は、予め定められた動作指示にしたがい、反応溶液の他に緩衝液１２４と流路洗浄溶液１２５とをそれぞれ吸引する。なお、試薬分注後の試薬分注ノズル１０５は、試薬分注ノズル洗浄装置１０６により洗浄される。
【００２２】
磁性粒子試薬等を撹拌する試薬撹拌機構１０７は、撹拌棒へ駆動力を伝達する駆動伝達部１５０を備えている。一方、撹拌棒２００は、試薬カセット１１１の各試薬容器１１２に設けられている。つまり、試薬撹拌機構１０７は、試薬を撹拌しないときは分離した状態となっている。
【００２３】
この試薬撹拌機構１０７について説明する。図２は、本発明の一実施の形態の試薬撹拌機構を示す図である。
【００２４】
図２に示すように、撹拌棒２００は、樹脂製の棒本体２０１と、棒本体２０１の先端に取り付けられたパドル２０２と、棒本体２０１の上端に設けられた駆動伝達部１５０への撹拌棒の接続部２０３とから主に構成されている。
【００２５】
撹拌棒の接続部２０３は、円板状の部分であり、表面から等間隔に切り欠き２０４が形成されており、この切り欠き２０４に駆動伝達部１５０の所定部分を挿入して接続するようになっている。撹拌棒の接続部２０３は、駆動伝達部１５０に試薬溶液が付着することを防止するため、試薬の液面Ｌよりも十分に高い位置に設けられている。
【００２６】
試薬容器１１２底部には、肉厚部分を一部除去して凹部２０５が形成されており、ここに棒本体２０１の下端２０１ａを挿入することにより、棒本体２０１の下部側が試薬容器１１２に保持されている。凹部２０５の内径は、棒本体２０１の外径より若干大きく形成されており、撹拌棒２００の回転を妨げないようになっている。棒本体２０１の下端２０１ａは、駒状に形成されており、この部分が凹部２０５に入っている。これにより、撹拌棒２００は、回転動作の際に、駆動伝達部１５０により押さえつけられてもストレスなく回転できる。
【００２７】
棒本体２０１の上部には、保持機構２０６が取り付けられており、この保持機構２０６により、棒本体２０１の上部側が試薬容器１１２に保持されている。保持機構２０６は、試薬の液面Ｌよりは高いが、撹拌棒の接続部２０３より低い位置に取り付けられており、試薬容器１１２の内壁から伸びるアーム部２０６ａと、アーム部２０６ａにより保持されたリング部２０６ｂとから構成されている。棒本体２０１は、リング部２０６ｂに挿通することで保持される。
【００２８】
このように、撹拌棒２００は、凹部２０５および保持機構２０６により棒本体２０１の上下が保持されることで、試薬容器１１２内で垂直に保たれる。
【００２９】
駆動伝達部１５０は、回転動作伝達手段１６０と、上下動作伝達手段１７０と、両者を連結するアーム１８０とから構成されている。
【００３０】
回転動作伝達手段１６０は、アーム１８０に取り付けられた回転モータ１６１と、回転モータ１６１によって図中の矢印方向に回転する回転棒１６２と、回転棒１６２の先端に取り付けられた円板状の駆動伝達部の接続部１６３とを備えている。駆動伝達部の接続部１６３は、撹拌棒の接続部２０３と同等の大きさに形成されており、撹拌棒の接続部２０３の切り欠き２０４と合致する位置に突起１６４が形成されている。駆動伝達部１５０は、この突起１６４を切り欠き２０４に挿入することにより、撹拌棒２００と接続される。このように、試薬撹拌機構１０７は、駆動伝達部の接続部１６３と撹拌棒の接続部２０３とにより着脱手段を構成している。
【００３１】
上下動作伝達手段１７０は、上下動作用モータ１７１と、このモータの動力を図中の矢印が示すように上下動することにより撹拌棒２００に伝達するベルト状の上下動作伝達機構１７２とを備えている。上下動作伝達機構１７２は、アーム１８０に一体的に設けられて上下方向に伸びる取付用部材１８１の上端側に取り付けられた上端側プーリ１７３と、上下動作用モータ１７１の軸１７１ａに取り付けられた下端側プーリ１７４との間に架設されている。
【００３２】
このように、駆動伝達部１５０は、回転動作伝達手段１６０と、上下動作伝達手段１７０とにより、その全体が回転または直線動作をして試薬容器１１２の上方と待機位置との間を移動することができる（図１の試薬撹拌機構付近の点線の円弧参照）。
【００３３】
次に、試薬撹拌機構１０７の動作について説明する。図３（ａ）〜（ｆ）は、図２の試薬撹拌機構の動作の説明図である。
【００３４】
試薬の撹拌が必要になった場合は、駆動伝達部１５０を試薬容器１１２の上方に移動させる（図３（ａ））。その後、駆動伝達部１５０を試薬容器１１２内に降下させる（図３（ｂ））。駆動伝達部の接続部１６３と撹拌棒の接続部２０３とが接触したら、わずかに下向きに力をかけながら、ゆっくり駆動伝達部１５０を回転させる。１回転する間に両接続部１６３、２０３の突起１６４と切り欠き２０４とが噛み合い、駆動伝達部１５０と撹拌棒２００とが接続される。これにより両者を接続した後、所定の速度および時間で撹拌棒２００を回転させて試薬溶液の撹拌を行う（図３（ｃ））。撹拌が終了したら、駆動伝達部１５０を上方に引き上げる（図３（ｄ））。つづいて、駆動伝達部１５０を待機位置まで移動させて次の撹拌まで待機する（図３（ｅ））。その後、試薬分注ノズル１０５により撹拌された試薬の吸引を行う（図３（ｆ））。この際、試薬の吸引は、試薬分注ノズル１０５のプローブ１０５ａと試薬容器１１２内に設置された撹拌棒２００との干渉を防ぐため、撹拌棒２００と位置をずらして行う。
【００３５】
ここで説明した駆動伝達部１５０と撹拌棒２００との接続は、追加的な駆動機構を必要としない方法で実現される。着脱手段は、着脱が自在にできるのであれば、上記で述べた方法に限らず、他の方法であってもよい。例えば、ソレノイド駆動によるチャックを用いて駆動伝達部が撹拌部を掴む方法であってもよい。また、試薬溶液の撹拌の際に、回転動作に併せて、上下動作伝達手段１７０により撹拌棒２００を上下動させて撹拌を行ってもよい。
【００３６】
本発明の試薬撹拌機構１０７によれば、撹拌棒２００は試薬容器１１２ごとに専用であるため、撹拌棒２００による撹拌対象の試薬への他の試薬や洗浄液の混合を回避することができる。また、撹拌棒２００の洗浄が不要であるため、洗浄時間がなくなる分だけスループットの向上を図ることができる。さらに、撹拌棒２００への試薬や洗浄液の付着を考慮する必要がないため、撹拌棒２００の材料には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等の比較的安価な樹脂を撥水撥油加工することなく使用することができる。さらに、撹拌棒２００は、試薬容器１１２とともに使い捨てにするため、試薬の使用回数分の耐久性があれば十分であり、メンテナンスも不要である。
【００３７】
次に、本発明の試薬撹拌機構の他の実施の形態について説明する。図４は、本発明の他の実施の形態の試薬撹拌機構を示す図である。
【００３８】
図４に示すように、試薬撹拌機構３００は、駆動伝達部３５０の動作伝達手段が上下動作伝達手段１７０のみから構成されるとともに、撹拌棒４００の下端に試薬容器１１２の内径よりやや小さい径の円板状のフロート部４０１が設けられている。
【００３９】
撹拌棒４００は、基本的には図２で説明した撹拌棒２００と同様に、保持機構２０６により試薬容器１１２に対して垂直に保持される。撹拌棒４００の下端に設けられたフロート部４０１は、ポリエチレンやポリプロピレン等の水より密度の小さい樹脂を材料とし、通常は試薬溶液の水面に浮かんだ状態となる。また、このフロート部４０１は、対称に複数の貫通孔４０１ａが形成されている。撹拌棒４００の上端には、中央部を円形にくり抜いた円板状に形成された、駆動伝達部３５０との撹拌棒の接続部４０２が設けられている。
【００４０】
駆動伝達部３５０は、アーム１８０の先端に上下方向に伸びる、撹拌棒４００との駆動伝達部の接続部３６０が取り付けられており、この先端が撹拌棒の接続部４０２のくり抜きの径よりもわずかに小さい径の円板状に形成されている。これにより、駆動伝達部の接続部３６０を撹拌棒の接続部４０２のくり抜きに挿入することで、駆動伝達部３５０と撹拌棒４００とが接続される。つまり、試薬撹拌機構３００は、これらの両接続部３６０、４０２により着脱手段を構成する。
【００４１】
試薬撹拌機構３００では、撹拌時には、駆動伝達部３５０が待機位置から図示しない移動手段により撹拌棒４００の上方に移動する。その後、撹拌棒４００との駆動伝達部の接続部３６０が上下動作伝達手段１７０により下降し、撹拌棒４００の上端の接続部４０２とかみ合わさる。さらに、駆動伝達部３５０が下降すると、撹拌棒４００が試薬溶液中を押し下げられる。このとき、フロート部４０１に設けられた貫通孔４０１ａの断面積は、試薬容器１１２の断面積と比較して圧倒的に小さいため、貫通孔４０１ａを通過する溶液は大きな流速を伴って噴流状の流れが生じる。ここで生じた噴流により、磁性粒子試薬における磁性粒子のような沈降物が巻き上げられて撹拌が行われる。駆動伝達部３５０は、撹拌棒４００を試薬容器１１２の底まで押し込んだ後、速やかに上昇する。既に述べたように、フロート部４０１は、水より密度が小さいため、試薬溶液中で浮力を受けて水面まで上昇する。撹拌棒４００が水面まで上昇した後、または上昇中に試薬分注ノズル（図４では図示せず）により試薬を吸引する。図２で示した試薬撹拌機構１０７と同様に、試薬分注ノズルと撹拌棒４００の軸とが干渉しないようにするため、ノズルは試薬容器１１２の中心からずらした位置で吸引を行う。また、撹拌棒４００の下端のフロート部４０１にノズルが当たらないようにするため、貫通孔４０１ａはノズル降下位置となるとともに、ノズル外径より十分に大きい径に形成する必要がある。
【００４２】
駆動伝達部３５０と撹拌棒４００との着脱手段は、図２で示した試薬撹拌機構１０７と同様に、着脱が自在な方法であればどのような方法であってもよい。ソレノイド機構によるチャックを用いた場合には、撹拌棒を引き上げる動作を伝達することもできるため、複数回の撹拌棒の上げ下げによる、より強力な撹拌も可能になる。
【００４３】
以上、本発明者によってなされた発明を、実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００４４】
例えば、上記形態例では、試薬保持部１０１は、試薬カセット１１１として複数の試薬容器１１２をまとめて保持しているが、各試薬容器１１２を単独で保持するような構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、特に磁性粒子を使用して測定を行う自動分析装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１００自動分析装置
１０１試薬保持部
１０２検体用恒温槽
１０３反応検出部
１０４検体ラック
１０５試薬分注ノズル
１０６試薬分注ノズル洗浄装置
１０７試薬撹拌機構
１０８検体分注ノズル
１０９反応溶液分注ノズル
１１０検体ラック搬送機構
１１１試薬カセット
１１２試薬容器
１１３反応容器
１１４検体分注用チップ
１１５検体容器
１１６反応容器保持部
１１７分注チップ保持部
１１８反応容器およびチップ搬送機構
１１９試薬分注位置
１２０検体吸引場所
１２１チップ装着位置
１２２検体分注位置
１２３チップ廃棄位置
１２４緩衝液
１２５流路洗浄溶液
１５０駆動伝達部
１６０回転動作伝達手段
１６１回転モータ
１６２回転棒
１６３駆動伝達部の接続部
１６４突起
１７０上下動作伝達手段
１７１上下動作用モータ
１７１ａ軸
１７２上下動作伝達機構
１７３上端側プーリ
１７４下端側プーリ
１８０アーム
１８１取付用部材
２００撹拌棒
２０１棒本体
２０１ａ棒本体の下端
２０２パドル
２０３撹拌棒の接続部
２０４切り欠き
２０５凹部
２０６保持機構
２０６ａアーム部
２０６ｂリング部
３００試薬撹拌機構
３５０駆動伝達部
３６０駆動伝達部の接続部
４００撹拌棒
４０１フロート部
４０１ａ貫通孔
４０２撹拌棒の接続部
Ｌ液面

【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の試薬容器を備えた自動分析装置の試薬撹拌機構であって、複数の前記試薬容器にそれぞれ設けられる撹拌棒と、前記撹拌棒に駆動力を伝達する駆動伝達部と、前記撹拌棒と前記駆動伝達部とを着脱する着脱手段と、を有することを特徴とする試薬撹拌機構。
【請求項２】
請求項１に記載の試薬撹拌機構において、前記駆動伝達部が前記撹拌棒に対して回転動作を伝達する回転動作伝達手段を備え、この回転動作伝達手段により前記撹拌棒が前記試薬溶液中で回転して試薬が撹拌されることを特徴とする試薬撹拌機構。
【請求項３】
請求項１に記載の試薬撹拌機構において、前記駆動伝達部が前記撹拌棒に対して上下動作を伝達する上下動作伝達手段を備え、この上下動作伝達手段により前記撹拌棒が前記試薬溶液中で上下動して試薬が撹拌されることを特徴とする試薬撹拌機構。
【請求項４】
請求項１に記載の試薬撹拌機構において、前記駆動伝達部が前記撹拌棒に対して回転動作および上下動作を交互または同時に伝達する回転および上下動作伝達手段を備え、この回転および上下動作伝達手段により前記撹拌棒が前記試薬溶液中で回転および上下動して試薬が撹拌されることを特徴とする試薬撹拌機構。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の試薬撹拌機構において、前記撹拌棒の材質が撥水發油処理を施していない樹脂または金属であることを特徴とする試薬撹拌機構。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の試薬撹拌機構を備えた自動分析装置であって、撹拌棒洗浄機構を備えていないことを特徴とする自動分析装置。

【図１】